在100g水中含有4.5g某非电解质的溶液于-0.465℃时结冰,则该非电解质的相对分子质量约为()(已知水的Kf=1.86 K · kg•mol-1)A. 90B. 180C. 135D. 172
A. 90
B. 180
C. 135
D. 172
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查溶液凝固点降低法测定溶质相对分子质量的应用,涉及凝固点降低公式的理解与计算。
解题核心思路:
- 确定凝固点降低值:ΔTf = 纯溶剂凝固点 - 溶液凝固点。
- 利用公式 ΔTf = Kf × molality,建立方程求解溶质的物质的量浓度。
- 通过溶质质量与物质的量的关系,推导相对分子质量。
破题关键点:
- 正确计算凝固点降低值,注意温度差的符号。
- molality的定义:溶质的物质的量(mol)除以溶剂的质量(kg)。
- 单位换算:溶剂质量需转换为千克。
步骤1:计算凝固点降低值
纯水的凝固点为 $0^\circ \text{C}$,溶液的凝固点为 $-0.465^\circ \text{C}$,因此:
$\Delta T_f = 0 - (-0.465) = 0.465 \, \text{K}$
步骤2:代入凝固点降低公式
公式为 $\Delta T_f = K_f \cdot b$,其中 $b$ 为溶质的物质的量浓度(molality)。
已知 $K_f = 1.86 \, \text{K·kg/mol}$,代入得:
$0.465 = 1.86 \cdot b$
步骤3:求解 molality
$b = \frac{0.465}{1.86} = 0.25 \, \text{mol/kg}$
步骤4:建立 molality 与溶质质量的关系
溶质质量 $m = 4.5 \, \text{g}$,溶剂质量 $m_{\text{溶剂}} = 100 \, \text{g} = 0.1 \, \text{kg}$。
molality 的定义为:
$b = \frac{\text{溶质的物质的量}}{\text{溶剂的质量 (kg)}} = \frac{\frac{4.5}{M}}{0.1} = \frac{45}{M}$
其中 $M$ 为溶质的摩尔质量(g/mol)。
步骤5:联立方程求解 $M$
将 $b = 0.25$ 代入 $\frac{45}{M} = 0.25$,解得:
$M = \frac{45}{0.25} = 180 \, \text{g/mol}$